sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556620040111sergeogr-1136Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsОсобенности теплового режима и увлажнения постпирогенных степных ландшафтовFeatures of the Thermal Regime and Humidification of Post-Pyrogenic Steppe LandscapesПавлейчикВ. М.PavleichikV. M.

Оренбург

Orenburg

pavleychik@rambler.ruКалмыковаО. Г.KalmykovaO. G.

Оренбург

Orenburg

СорокаО. В.SorokaO. V.

Оренбург

Orenburg

Институт степи УрО РАНРоссияInstitute of Steppe, Ural Branch, Russian Academy of SciencesRussian FederationОбъединенная дирекция государственных природных заповедников “Оренбургский” и “Шайтан-Тау”РоссияJoint Directorate State Nature Reserves “Orenburg” and “Shaitan-Tau”Russian Federation202005112020844541–550Copyright © Павлейчик В.М., Калмыкова О.Г., Сорока О.В., 20202020Павлейчик В.М., Калмыкова О.Г., Сорока О.В.Pavleichik V.M., Kalmykova O.G., Soroka O.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1136

Уничтожение огнем надземной части растительного покрова приводит к формированию особых микроклиматических условий для последующего восстановления степных экосистем. В связи с этим проведен анализ многолетних (2015–2018 гг.) данных автономных регистраторов температуры и влажности поверхности гари, верхних слоев грунта и воздуха на участке “Буртинская степь” заповедника “Оренбургский” (Оренбургская область) с учетом сведений об особенностях залегания снежного покрова, полученных в результате снегомерной съемки, и анализа материалов дистанционного зондирования (снимки MODIS и Landsat). Выявлено, что отсутствие в результате пожара сформированного растительного покрова в зимние периоды приводит к сокращению мощности и продолжительности залегания снежного покрова, что является причиной более значительного промерзания грунта на гарях и ухудшения условий весеннего увлажнения почвы. Теплый бесснежный период года характеризуется отчетливо выраженными суточными амплитудами хода температур. При этом как на поверхности, так и в приповерхностном слое почвы гарей отмечается повышенный тепловой фон в условиях повышенной инсоляции. Полученные результаты свидетельствуют, что микроклиматический режим гарей в первые годы после пожара значительно отличается от фоновых территорий. По многолетней динамике рассматриваемых показателей можно считать восстановительные процессы в целом законченными спустя четыре полных вегетационных периода после пожара.

The destruction by fire of the above-ground part of the vegetation cover leads to the formation of special microclimatic conditions for the subsequent restoration of the steppe ecosystems’ components. In this regard, the analysis of long-term data (2015–2018) of autonomous recorders of temperature and humidity of the surface of the burned areas, near-surface layers of soil and air in the Burtinskaya Steppe area of the Orenburg Nature Reserve (Orenburg oblast) was conducted. Information on the snow cover occurrence taken as a result of snow surveying and analysis of remote sensing data (images from MODIS and Landsat) was taken into account. It has been revealed that the absence of formed vegetation cover in winter periods leads to a reduction in the snow cover’s thickness and duration of its presence. It is the cause of a more significant freezing of the soil at the bur burned areas and the deterioration of spring wetting conditions. The warm snowless period of the year is characterized by clearly pronounced daily amplitudes of the temperatures course, with an increased thermal background under conditions of increased insolation, both on the surface of the burned areas and in the near-surface layer of the soil. The results indicate that the microclimatic regime of burned areas in the first years after the fire is significantly different from the background areas. According to the considered indicators’ long-term dynamics, the recovery processes can be considered completed after four complete vegetation periods after the fire.

природные пожарыгарьтепловой режимусловия увлажнениярастительный покровпостпирогенные сукцессиимониторингwildfiressteppeburned areasthermal regimemoisture conditionsvegetation coverpost-pyrogenic successionsmonitoringСтатья подготовлена в рамках темы государственного задания № ГР АААА-А17-117012610022-5 и гранта РФФИ №18-05-00088.The study was financially supported within the framework of the state-ordered research theme of the Institute of Steppe UB RAS (no. АААА-А17-117012610022-5) and by the Russian Foundation for Basic Research (grant no. 1805-00088).ReferencesДусаева Г.Х. Динамика степных фитоценозов в первые годы после пожара (на примере мониторингового участка № 1 в “Буртинской степи” ГПЗ “Оренбургский”) // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2017. Т. 19. № 5. С. 8–13.Dusaeva G.Kh. Dynamics of steppe phytocenoses in the first years after the fire (on the example of the monitoring site no. 1 in the “Burtinskaya steppe” of the state nature reserve “Orenburg”). Izv. Samar. Nauchn. Tsentra Ross. Akad. Nauk, 2017, vol. 19, no. 5, pp. 8–13. (In Russ.).Иванов В.В. Степи Западного Казахстана в связи с динамикой их покрова. М.–Л.: АН СССР, 1958. 228 с.Ivanov V.V. Stepi Zapadnogo Kazakhstana v svyazi s dinamikoi ikh pokrova [Steppes of Western Kazakhstan due to the Dynamics of their Cover]. Moscow, Leningrad: Akad. Nauk SSSR, 1958. 228 p.Опарин М.Л., Опарина О.С. Влияние палов на динамику степной растительности // Поволжский экол. журн. 2003. № 2. С. 158–171.Oparin M.L., Oparina O.S. Influence of fires on the dynamics of steppe vegetation. Povolzhskii Ekol. Zh., 2003, no. 2, pp. 158–171. (In Russ.).Опыт организации мониторинговых исследований изменения степных экосистем после пожара: методы и подходы. Оренбург, 2017. 108 с.Opyt organizatsii monitoringovykh issledovanii izmeneniya stepnykh ekosistem posle pozhara: metody i podkhody [Experience of Organizing Monitoring Studies of Changes in Steppe Ecosystems after a Fire: Methods and Approaches]. Orenburg: Yuzhn. Ural Publ., 2017. 108 p.Павлейчик В.М., Калмыкова О.Г., Сорока О.В. Особенности микроклиматического режима степных гарей на заповедном участке “Буртинская степь” // Проблемы регион. экол. 2016. № 4. С. 69–74.Pavleichik V.M., Kalmykova O.G., Soroka O.V. Features of the microclimatic regime of steppe burned areas in the protected area “Burtinskaya steppe”. Probl. Reg. Ekol., 2016, no. 4, pp. 69–74. (In Russ.).Павлейчик В.М., Мячина К.В. Особенности термического режима земной поверхности после степных пожаров по данным спутников Landsat // Вестн. Оренбург. гос. ун-та. 2016. № 4(192). С. 83–89.Pavleichik V.M., Myachina K.V. Features of the thermal regime of the earth’s surface after steppe fires according to Landsat satellites. Vestn. Orenburg. Gos. Univ., 2016, vol. 192, no. 4, pp. 83–89. (In Russ.).Павлейчик В.М., Падалко Ю.А. Аномальное малоснежье и пыльно-снежная буря в Заволжско-Уральском регионе зимой 2017–2018 годов (условия формирования и потенциальные последствия) // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2018. № 2. С. 89–96.Pavleichik V.M., Padalko Yu.A. Anomalous little snow and dust-snow storm in the Zavolzhsko-Uralskiy region in the winter of 2017−2018 (conditions of formation and potential consequences). Ispol’zovanie i Okhrana Prirodn. Resursov v Rossii, 2018, no. 2, pp. 89–96. (In Russ.).Степные пожары и управление пожарной ситуацией в степных ООПТ: экологические и природоохранные аспекты. Аналитический обзор. М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2015. 144 с.Stepnye pozhary i upravlenie pozharnoi situatsiei v stepnykh OOPT: ekologicheskie i prirodookhrannye aspekty. Analiticheskii obzor [Steppe Fires and Fire Management in Steppe Nature Reserves: Ecological and Environmental Aspects. Analytical Review]. Moscow: Tsentr Okhrany Dikoy Prirody, 2015. 144 p.Тишков А.А. Пожары в степях и саваннах // Вопросы степеведения. 2009. Т. VII. С. 79–83.Tishkov A.A. Fires in steppes and savannas. Voprosy Stepevedeniya, 2009, vol. 7, pp. 79–83. (In Russ.).Ткачук Т.Е. Динамика площадей степных пожаров на юге Даурии в первом десятилетии XXI века // Уч. Зап. Забайкал. гос. ун-та. 2015. № 1 (60). С. 72–79.Tkachuk T.E. Dynamics of steppe fire areas in the South of Dauria in the first decade of the XXI century. Uchen. Zap. Zabaikal. Gos. Univ., 2015, vol. 60, no. 1, pp. 72–79. (In Russ.).Формозов А.Н. Снежный покров как фактор среды, его значение в жизни млекопитающих и птиц СССР. М.: Изд-во МОИП, 1946. 152 с.Formozov A.N. Snezhnyi pokrov kak faktor sredy, ego znachenie v zhizni mlekopitayushchikh i ptits SSSR [Snow Cover as a Factor of the Environment, its Importance in the Life of Mammals and Birds in the USSR]. Moscow: MOIP Publ., 1946. 152 p.Шинкаренко С.С. Анализ распространения степных пожаров и идентификация пожароопасных территорий на основе геоинформационных технологий // Научный альманах. 2015. № 8 (10). С. 1240–1244.Shinkarenko S.S. Analysis of the spread of steppe fires and identification of fire-dangerous territories based on geoinformation technologies. Nauch. Almanakh, 2015, vol. 10, no. 8, pp. 1240–1244. (In Russ.).Dubinin M., Potapov P., Lushchekina A., Radeloff V. Reconstructing long time series of burned areas in arid grasslands of southern Russia by satellite remote sensing // Remote Sensing of Env. 2010. V. 114. P. 1638–1648.Dubinin M., Potapov P., Lushchekina A., Radeloff V. Reconstructing long time series of burned areas in arid grasslands of southern Russia by satellite remote sensing. Remote Sens. Environ., 2010, vol. 114, pp. 16381648. doi 10.1016/j.rse.2010.02.010Jimenez-Munoz J.-C., Sobrino J., Skokovic D., Mattar C., Cristóbal R. Land Surface Temperature Retrieval Methods From Landsat-8 Thermal Infrared Sensor Data // Geoscience and Remote Sensing Let. IEEE. 2014. V. 11. P. 1840–1843.Jimenez-Munoz J.-C., Sobrino J., Skokovic D., Mattar C., Cristóbal R. Land surface temperature retrieval methods from Landsat-8 thermal infrared sensor data. IEEE Geosci. Remote Sens. Lett., 2014, vol. 11, pp. 1840–1843. doi 10.1109/LGRS.2014.2312032Pavleychik V.M., Chibilev A.A. Steppe Fires in Conditions the Regime of Reserve and Under Changing Anthropogenic Impacts // Geogr. and Nat. Res. 2018. V. 39. № 3. P. 212–221.Pavleichik V.M., Chibilev A.A. Steppe fires in conditions the regime of reserve and under changing anthropogenic impacts. Geogr. Nat. Resour., 2018, vol. 39, no. 3, pp. 212–221. doi 10.1134/S1875372818030046Quintano C., Fernandez-Manso A., Calvo L., Marcos E., Valbuena L. Land surface temperature as potential indicator of burn severity in forest Mediterranean ecosystems // Int. J. of Appl. Earth Observation and Geoinformation. 2015. V. 36. P. 1–12.Quintano C., Fernandez-Manso A., Calvo L., Marcos E., Valbuena L. Land surface temperature as potential indicator of burn severity in forest Mediterranean ecosystems. Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinform., 2015, vol. 36, pp. 1–12. doi 10.1016/j.jag.2014.10.015Veraverbeke S., Verstraeten W., Lhermitte S., Van De Kerchove R., Goossens R. Assessment of post-fire changes in land surface temperature and surface albedo, and their relation with fire – burn severity using multitemporal MODIS imagery // J. Wildland Fire. 2012. V. 21. P. 243–256.Veraverbeke S., Verstraeten W., Lhermitte S., Van De Kerchove R., Goossens R. Assessment of post-fire changes in land surface temperature and surface albedo, and their relation with fire – burn severity using multitemporal MODIS imagery. Int. J. Wildland Fire, 2012, vol. 21, pp. 243–256. doi 10.1071/WF10075

The authors declare that there are no conflicts of interest present.